高中物理32弹力课件.ppt
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1、2 弹力学习学习目标目标1.1.了解形变、弹性形变、弹性限度等概念。了解形变、弹性形变、弹性限度等概念。2.2.知道弹力产生的原因和条件。知道弹力产生的原因和条件。3.3.知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力, ,会分析会分析弹力的方向。弹力的方向。4.4.知道影响弹力大小的因素知道影响弹力大小的因素, ,理解胡克定律理解胡克定律, ,了解科了解科学研究方法。学研究方法。一、弹性形变和弹力一、弹性形变和弹力1.1.形变:形变:(1)(1)定义:物体在力的作用下定义:物体在力的作用下_或或_发生改变的现象。发生改变的现象。(2)(2)弹性形变:撤去作用力后能够弹性
2、形变:撤去作用力后能够_的形变。的形变。(3)(3)弹性限度:当形变超过一定的限度时弹性限度:当形变超过一定的限度时, ,撤去作用力后撤去作用力后, ,物体物体_原来形状的限度。原来形状的限度。2.2.弹力:发生弹力:发生_的物体的物体, ,由于要由于要_,_,对与它接触的对与它接触的物体会产生力的作用。物体会产生力的作用。形状形状体积体积恢复原来形状恢复原来形状不能完全恢复不能完全恢复形变形变恢复原状恢复原状例例. .如图所示的情景中如图所示的情景中, ,运动员、箭、小车的运动状态为什么能发生运动员、箭、小车的运动状态为什么能发生变化变化? ?提示:提示:运动员、箭、小车的运动状态发生变化是
3、因为受到了跳板、运动员、箭、小车的运动状态发生变化是因为受到了跳板、弓弦或弹簧对它弹力的作用。弓弦或弹簧对它弹力的作用。题中弓弦与箭相互作用题中弓弦与箭相互作用, ,弓弦受到的弹力是由于谁的形变产生的弓弦受到的弹力是由于谁的形变产生的? ?提示:提示:由于箭的形变产生的。由于箭的形变产生的。3.3.产生弹力必备的两个条件:产生弹力必备的两个条件:(1)(1)两物体间相互接触两物体间相互接触; ;(2)(2)发生弹性形变。发生弹性形变。如何观察微小形变如何观察微小形变?(课本P.54)物理思想方法是:物理思想方法是:_放大放大二、几种弹力的方向二、几种弹力的方向1.1.压力和支持力:垂直于压力和
4、支持力:垂直于_,_,指向指向_。2.2.绳的拉力:沿着绳子指向绳子绳的拉力:沿着绳子指向绳子_。物体的接触面物体的接触面被压或被支持被压或被支持的物体的物体收缩的方向收缩的方向【自我思悟】【自我思悟】试画出甲、乙两图中棒和球所受弹力的方向。试画出甲、乙两图中棒和球所受弹力的方向。提示:提示:棒和球所受弹力的方向如图所示:棒和球所受弹力的方向如图所示:【微思考】【微思考】(1)(1)两物体相互挤压或拉伸时两物体相互挤压或拉伸时, ,施力物体和受力物体都发生了形施力物体和受力物体都发生了形变变, ,弹力是由哪个物体发生形变产生的弹力是由哪个物体发生形变产生的? ?提示:提示:弹力是由施力物体发生
5、弹性形变引起的。例如弹力是由施力物体发生弹性形变引起的。例如, ,放在桌放在桌子上的书本子上的书本, ,受到桌子的支持力是由施力物体桌面发生弹性形受到桌子的支持力是由施力物体桌面发生弹性形变引起的。变引起的。三、胡克定律三、胡克定律1.1.胡克定律:弹簧发生胡克定律:弹簧发生_时时, ,弹力的大小弹力的大小F F跟弹簧跟弹簧_成正比成正比, ,即即F=kxF=kx。2.2.劲度系数:公式劲度系数:公式F=kxF=kx中的中的k k称为称为_,_,单位是单位是_,_,单位的符号是单位的符号是_。弹性形变弹性形变伸长伸长( (或缩短或缩短) )的长度的长度x x弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数牛牛顿每
6、米顿每米N/mN/m【自我思悟】【自我思悟】1.1.胡克定律成立的条件是什么胡克定律成立的条件是什么, ,弹簧发生何种形变弹簧发生何种形变? ?提示:提示:胡克定律成立的条件是弹簧处于弹性限度内胡克定律成立的条件是弹簧处于弹性限度内, ,此时弹簧此时弹簧发生的是弹性形变。发生的是弹性形变。2.2.能否将胡克定律表述为能否将胡克定律表述为“弹簧发生弹性形变时弹簧发生弹性形变时, ,弹力的大小弹力的大小F F跟弹簧的长度成正比跟弹簧的长度成正比”? ?为什么为什么? ?提示:提示:不能。公式不能。公式F=kxF=kx中的中的x x指的是弹簧的伸长或缩短的长度指的是弹簧的伸长或缩短的长度( (形变量
7、形变量),),而不是弹簧的长度。而不是弹簧的长度。3.3.由由F=kx,F=kx,得得k= k= 总结出总结出“k k与弹力与弹力F F成正比成正比, ,与弹簧的形变量与弹簧的形变量x x成反比成反比”对吗对吗? ?为什么为什么? ?提示:提示:不对。不对。k k的大小只与弹簧本身组成有关的大小只与弹簧本身组成有关, ,与与F F和和x x的大小无的大小无关。对同一个弹簧关。对同一个弹簧,F,F增大增大,x,x就增大就增大,F,F与与x x的比值不变。的比值不变。Fx3.3.其其F-xF-x图像为一条经过原点的倾斜直线图像为一条经过原点的倾斜直线, ,图像斜率表示弹簧的图像斜率表示弹簧的劲度系
8、数。同一根弹簧劲度系数。同一根弹簧, ,劲度系数不变。劲度系数不变。4.4.由于由于F F1 1=kx=kx1 1,F,F2 2=kx=kx2 2, ,故故F=FF=F2 2-F-F1 1=kx=kx2 2-kx-kx1 1=kx=kx。因此。因此, ,弹簧弹弹簧弹力的变化量力的变化量FF与形变量的变化量与形变量的变化量xx也成正比关系。也成正比关系。弹簧弹簧F-xF-x图像问题的解题技巧图像问题的解题技巧【案例剖析【案例剖析某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候, ,测测得弹力的大小得弹力的大小F F和弹簧长度和弹簧长度L L的关系如图所示的关系如图
9、所示, ,则由图线可知:则由图线可知:(1)(1)弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数为N/mN/m。(2)(2)当弹簧被压缩当弹簧被压缩, ,弹力大小为弹力大小为5N5N时时, ,弹簧的长度为弹簧的长度为cmcm。【盲区扫描】【盲区扫描】1.1.相互接触的两物体不一定产生弹力相互接触的两物体不一定产生弹力, ,但产生弹力的两物体一但产生弹力的两物体一定要相互接触。定要相互接触。2.2.弹力是根据力的性质来命名的弹力是根据力的性质来命名的, ,而压力、支持力、拉力是根而压力、支持力、拉力是根据力的作用效果命名的。从范围上来说据力的作用效果命名的。从范围上来说, ,压力、支持力和拉力压力、支持力和拉力
10、都属于弹力。都属于弹力。3.3.弹簧形变量弹簧形变量x x、原长、原长l0 0、拉长后的长度、拉长后的长度l的关系为的关系为x=x=l- -l0 0。4.4.弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k k仅由弹簧自身因素决定仅由弹簧自身因素决定, ,对于某一个弹簧对于某一个弹簧, ,它的劲度系数不因所处位置、运动状态或受力大小而改变。它的劲度系数不因所处位置、运动状态或受力大小而改变。判断弹力有无的两种常见方法:判断弹力有无的两种常见方法:(1)(1)直接判断:对于形变较明显的情况直接判断:对于形变较明显的情况, ,可根据弹力产生条件直可根据弹力产生条件直接判断。接判断。(2)(2)“假设法假设法”判断:
11、对于形变不明显的情况判断:对于形变不明显的情况, ,可用可用“假设法假设法”进行判断进行判断, ,常见以下三种情形:常见以下三种情形:假设与研究对象接触的物体解除接触假设与研究对象接触的物体解除接触, ,判断研究对象的状态判断研究对象的状态是否发生改变。若状态不变是否发生改变。若状态不变, ,则此处不存在弹力则此处不存在弹力; ;若状态改变若状态改变, ,则此处存在弹力。则此处存在弹力。【思路方法【思路方法】假设有弹力假设有弹力, ,看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态。若能保持态。若能保持, ,则说明有弹力则说明有弹力; ;若不能保持若不能保持,
12、 ,则说明没有弹力。则说明没有弹力。假设没有弹力假设没有弹力, ,看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态。若能保持状态。若能保持, ,则说明没有弹力则说明没有弹力; ;若不能保持若不能保持, ,则说明有弹力。则说明有弹力。【题组通关【题组通关】【示范题【示范题】图中小球均处于静止状态图中小球均处于静止状态, ,各板均光滑各板均光滑, ,都和小球接都和小球接触触, ,且下板均在水平位置且下板均在水平位置, ,试分析小球受力。试分析小球受力。【解题探究】【解题探究】本题可结合下表分析:本题可结合下表分析:所用方法所用方法结论结论甲甲假设法假设法球与球与a
13、a板间板间_弹力弹力球与球与b b板间板间_弹力弹力乙乙运动状态运动状态判断法判断法球与板间球与板间_弹力弹力球与弹簧间球与弹簧间_弹力弹力丙丙作用效果法作用效果法球与球与1 1板间板间_弹力弹力球与球与2 2板间板间_弹力弹力存在存在不存在不存在存在存在不存在不存在不存在不存在存在存在【规范解答】【规范解答】甲:假设去除甲:假设去除a a板板, ,球将自由下落球将自由下落, ,原状态改变原状态改变, ,故故球与球与a a板间存在弹力板间存在弹力; ;假设去除假设去除b b板板, ,球仍能保持静止球仍能保持静止, ,故球与故球与b b板板间不存在弹力。间不存在弹力。乙:假设去除水平板乙:假设去
14、除水平板, ,球将自由下落球将自由下落, ,原状态改变原状态改变, ,故球与水平故球与水平板间存在弹力板间存在弹力; ;假设小球受弹簧的弹力假设小球受弹簧的弹力, ,小球不能保持静止小球不能保持静止, ,故故小球不受弹簧的弹力作用。小球不受弹簧的弹力作用。丙:假设球与丙:假设球与1 1板间存在弹力板间存在弹力, ,则小球会水平向右运动则小球会水平向右运动, ,故故1 1板对板对小球无压力小球无压力; ;假设球与假设球与2 2板间无弹力板间无弹力, ,小球会自由下落小球会自由下落, ,故故2 2板对板对小球有弹力作用。小球有弹力作用。答案:答案:图甲中图甲中, ,球与球与a a板间存在弹力板间存
15、在弹力, ,球与球与b b板间不存在弹力。板间不存在弹力。图乙中图乙中, ,球与水平板间存在弹力球与水平板间存在弹力, ,球与弹簧间不存在弹力。球与弹簧间不存在弹力。图丙中图丙中, ,球与球与2 2板间存在弹力板间存在弹力, ,球与球与1 1板间不存在弹力。板间不存在弹力。【通关【通关1+11+1】 1.1.关于弹力关于弹力, ,下列说法中错误的是下列说法中错误的是( () )A.A.物体受到的弹力是由于施力物体发生形变而产生的物体受到的弹力是由于施力物体发生形变而产生的B.B.弹力产生在直接接触而且发生弹性形变的物体之间弹力产生在直接接触而且发生弹性形变的物体之间C.C.相互挤压的物体间弹力
16、方向总是跟接触面相垂直相互挤压的物体间弹力方向总是跟接触面相垂直D.D.相互接触的物体间一定存在弹力相互接触的物体间一定存在弹力【解析】【解析】选选D D。弹力是发生弹性形变的物体对与它接触的另一。弹力是发生弹性形变的物体对与它接触的另一物体产生的作用力物体产生的作用力, ,因此接触且发生弹性形变是产生弹力的前因此接触且发生弹性形变是产生弹力的前提提, ,只接触没有发生弹性形变只接触没有发生弹性形变, ,也不会产生弹力也不会产生弹力,A,A、B B正确正确,D,D错错误。由于挤压产生的弹力一定与接触面垂直误。由于挤压产生的弹力一定与接触面垂直,C,C对对, ,故选故选D D。2.2.如图所示如
17、图所示, ,用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触, ,并保持静止并保持静止, ,甲中细绳倾斜甲中细绳倾斜, ,乙中细绳呈竖直方向。分析甲、乙中小球受力乙中细绳呈竖直方向。分析甲、乙中小球受力作用。作用。【解析】【解析】假设去掉斜面假设去掉斜面, ,图甲中的小球将运动图甲中的小球将运动, ,图乙中的小球将图乙中的小球将保持原来的静止状态保持原来的静止状态, ,故甲图小球受到斜面的弹力作用故甲图小球受到斜面的弹力作用, ,而乙图而乙图中小球不受斜面的弹力作用。中小球不受斜面的弹力作用。答案:答案:甲图中小球受到斜面的弹力作用乙图中小球不受斜面甲图中小球受到斜面的弹力作用
18、乙图中小球不受斜面的弹力作用的弹力作用【变式训练【变式训练】1.1.一个鸡蛋放在一块海绵上一个鸡蛋放在一块海绵上, ,处于静止状态处于静止状态, ,下列下列说法正确的是说法正确的是( () )A.A.海绵受到鸡蛋的压力就是鸡蛋的重力海绵受到鸡蛋的压力就是鸡蛋的重力B.B.海绵受到鸡蛋的压力是海绵的形变产生的海绵受到鸡蛋的压力是海绵的形变产生的C.C.海绵受到鸡蛋的压力是鸡蛋的形变产生的海绵受到鸡蛋的压力是鸡蛋的形变产生的D.D.海绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对平衡力海绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对平衡力【解析】【解析】选选C C。海绵受到鸡蛋的压力与鸡蛋的重力的施力物体、。
19、海绵受到鸡蛋的压力与鸡蛋的重力的施力物体、受力物体各不相同受力物体各不相同, ,不是同一个力不是同一个力,A,A错误。海绵受到鸡蛋的压错误。海绵受到鸡蛋的压力是由该力的施力物体鸡蛋的形变产生的力是由该力的施力物体鸡蛋的形变产生的,B,B错误、错误、C C正确。海正确。海绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对相互作用力绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对相互作用力, ,不不是平衡力是平衡力,D,D错误。错误。2.2.下列各图中下列各图中, ,所有接触面都是光滑的所有接触面都是光滑的,P,P、Q Q两球都处于静止状两球都处于静止状态。态。P P、Q Q两球之间不存在弹力的是两球之间不存在弹力
20、的是( () )【解析】【解析】选选D D。在图。在图A A、B B、C C中中, ,若将球若将球Q Q拿走拿走, ,球球P P均不能保持原均不能保持原来的静止状态来的静止状态, ,表明表明P P、Q Q间存在弹力。而对于间存在弹力。而对于D D图的情况图的情况, ,若将若将球球Q Q拿走拿走, ,球球P P仍能保持静止仍能保持静止, ,说明说明P P、Q Q间不存在弹力。故间不存在弹力。故D D正确。正确。弹力方向的确定小结弹力方向的确定小结 规律方法规律方法1.1.常见的三种接触方式:常见的三种接触方式:接触方式接触方式弹力方向弹力方向图示图示面与面面与面垂直垂直公共接触面公共接触面点与面
21、点与面过点垂直于面过点垂直于面点与点点与点垂直于切面垂直于切面2.2.常见三类弹力的方向:常见三类弹力的方向:类型类型弹力方向弹力方向图示图示轻绳轻绳沿绳指向沿绳指向绳收缩的方向绳收缩的方向轻杆轻杆可沿杆可沿杆类型类型弹力方向弹力方向图示图示轻杆轻杆可不沿杆可不沿杆( (由运动状态判断由运动状态判断) )轻弹簧轻弹簧沿弹簧形变沿弹簧形变的反方向的反方向【题组通关【题组通关】【示范题【示范题】请在图中画出物体请在图中画出物体P P受到的力受到的力, ,其中接触处均光滑,其中接触处均光滑,物体物体P P处于静止状态。处于静止状态。【解题探究】【解题探究】(1)(1)乙图中物体乙图中物体P P所受的
22、两个弹力是否都指向圆心所受的两个弹力是否都指向圆心O?O?提示:提示:不是不是,A,A接触点的弹力指向圆心接触点的弹力指向圆心,B,B接触点的弹力方向与杆接触点的弹力方向与杆垂直。垂直。(2)(2)丙图中物体丙图中物体P P所受的两个弹力是否都指向圆心所受的两个弹力是否都指向圆心O?O?提示:提示:丙图中物体丙图中物体P P所受的两个弹力都属于点面接触所受的两个弹力都属于点面接触, ,方向都指方向都指向圆心向圆心O O。(3)(3)丁图中地面对物体丁图中地面对物体P P的弹力方向与物体的弹力方向与物体P P是匀速运动还是静是匀速运动还是静止是否有关系止是否有关系? ?提示:提示:物体物体P P
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- 高中物理 32 弹力 课件
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